Selective heating to metal cocatalyst by induction heating toward enhanced photocatalytic water splitting

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15383
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: Yamaguchi Yuichi 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 助教 (30843122)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光触媒 / 助触媒 / 誘導加熱 / 還元処理 / 急速加熱・急冷 / 水素生成 / 金属酸化物 / ドーピング

Outline of Final Research Achievements

Good contact between a photocatalyst and a cocatalyst is important to improve the activity for photocatalytic water splitting. In the present study, we applied induction heating to a photocatalyst loaded with a cocatalyst aiming at enhanced photocatalytic activity. As a result, the activities for sacrificial hydrogen evolution over Pt-loaded SrTiO3 and Ir-loaded SrTiO3:Ir photocatalysts were improved by induction heating. I have successfully demonstrated that the induction heating is the promising rapid treatment method to improve the photocatalytic activity compared with a general heating treatment using an electric furnace.

Free Research Field

触媒化学，光化学，化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水素を用いた加熱処理（水素還元処理）は光触媒の高活性化のための有効な手法としてしばしば用いられてきた。しかし，処理に時間を要すること，危険性の高い水素を利用するという課題があった。本研究において誘導加熱処理を光触媒に適用することで迅速かつ安全な還元処理が可能となり，さらには高活性化にも成功したことは学術的・社会的に高い意義をもつ。水分解活性の高性能化という当初の目的は達成できなかったが，「粒子の焼結の抑制」および「半導体光触媒と助触媒との高密着化」による水素生成半反応活性の高活性化を誘導加熱処理によって実現できたことは本手法の有用性を示す結果であり，特筆するに値する。